Formation des minéralisations aurifères du massif du Canigou (Pyrénées orientales) : caractérisation d'un système de circulation de fluides hydrothermal tardi-varisque

Shear zones are markers of localized and heterogeneous deformation of the continental crust. They are also considered to represent drains where the fluids present within the crust preferentially flow. Although many markers of fluid flow are present in the petrological and geochemical record, tracing the entire hydrothermal circulation system, including its source, remains a challenge. In orogenic belts, gold mineralizations are mainly located along shear zones and can be tracers of the hydrothermal fluid circulation. In the eastern Pyrenees, the Canigou massif exposes a late-orogenic Variscan metamorphic dome. The former migmatitic middle crust is exhumed in the core. Vein-type gold mineralizations are localized at its rim, which corresponds to the former upper crust. The dome and its rim have been affected by a succession of 3 deformation phases. The first phase is indistinguishable, generally transposed by the foliation of the second phase, contemporary with a HT/BP metamorphic event that caused a partial melting of the middle crust and a heating of the upper crust. The third phase is synchronous with a rapid isobaric cooling of the upper crust. The deformation of this phase is characterized by a dynamic that is first pervasive, with the doming of the Canigou, and then increasingly localized, resulting in the formation of shear zones that cross the upper and middle crust. Auriferous ore-bodies are localized along these shear zones. The gold-bearing veins show markers of alternating brittle and ductile deformation. Gold-bearing sulphides crystallized under temperature conditions of more than 450°C. Geochemical data from sulphides in the orebodies and from disseminated sulphides in the host rocks indicate that the gold contained in the gold-bearing veins is derived from the carbonate and black schist levels of the underlying Ediacaran meta-sedimentary series. The disseminated sulphides in this series, of diagenetic origin and pre-enriched in gold, were leached during HT/BP metamorphism. The gold-bearing shear zones are also characterized by localized thermal anomalies superimposed on the regional thermal signal. The values of these anomalies, 50 to 100°C above those of the regional thermal signal, are consistent with those estimated from the petro-structural record of the gold-bearing veins. Numerical modelling of fluid flow coupled with heat transfer confirmed that such thermal anomalies could have been generated by a concentrated fluid flow along the vertical shear zones for a duration of less than 1 Ma. These fluids, at the origin of the gold mineralization, would come from the base of the upper crust, or even the middle crust. The detection and quantification of such thermal anomalies generated by former hydrothermal fluid flow within the crust is one of the first reported cases of this type and. This method could also provide a guide for mineral exploration. The vein-type gold mineralization is evidence of a very rapid fluid circulation phase, probably catalyzed by seismic events. This phase could be the marker of a change in dynamics within the orogenic belts, as the crust begins to cool and deformation shifts from a less and less pervasive to an increasingly localized dynamic.Les zones de cisaillement, zones de déformation localisée et hétérogène de la croûte continentale, sont considérées comme des zones de drains où circulent préférentiellement les fluides présents au sein de la croûte. Bien que de nombreux marqueurs de la circulation de ces fluides soient présents dans l'enregistrement pétrologique et géochimique, retracer l'ensemble du système de circulation hydrothermale, notamment sa source, reste un défi. Dans les ceintures orogéniques, les minéralisations aurifères sont principalement localisées le long des zones de cisaillement et peuvent constituer des traceurs des circulations de fluides hydrothermales dont elles sont issues. Dans les Pyrénées orientales, le massif du Canigou expose un dôme métamorphique tardi-orogénique varisque, au cœur duquel est exhumée l'ancienne croûte moyenne migmatitique. À sa bordure, où est exhumée l'ancienne croûte supérieure, se trouvent des minéralisations aurifères filoniennes. Le dôme et sa bordure ont été affectés par une succession de 3 phases de déformation. La première phase est peu distinguable, généralement transposée par la foliation de la deuxième phase, contemporaine d'un événement métamorphique HT/BP à l'origine d'une fusion partielle de la croûte moyenne et d'un réchauffement de la croûte supérieure. La troisième phase est synchrone d'un refroidissement rapide et isobarique de la croûte supérieure. La déformation de cette phase est caractérisée par une dynamique d'abord pervasive, avec le doming du Canigou, puis de plus en plus localisée, qui abouti à la formation de zones de cisaillement qui traversent la croûte supérieure et la croûte moyenne. Les corps minéralisés aurifères sont localisés le long de ces couloirs de cisaillement. Les veines aurifères montrent des marqueurs d'alternance entre déformation fragile et déformation ductile, ainsi qu'une cristallisation des phases sulfurées aurifères sous des conditions de température de plus de 450 °C. Les données géochimiques des sulfures des corps minéralisés et des sulfures disséminés dans les roches encaissantes indique que l'or contenu dans les veines aurifères provient des niveaux de carbonates et de schistes noirs de la série méta-sédimentaire édiacarienne sous-jacente. Les sulfures disséminés dans cette série, d'origine diagénétique et pré-enrichis en or, ont été lessivés au cours du métamorphisme HT/BP. Les zones de cisaillement aurifères sont aussi caractérisées par des anomalies thermiques localisées, surimposées sur le signal thermique régional. Les valeurs de ces anomalies, de 50 à 100 °C au-dessus de celles du signal thermique régional, sont concordantes avec celles estimées à partir de l'enregistrement pétro-structural des veines aurifères. La modélisation numérique des circulations de fluides couplée aux transferts de chaleur a permis de confirmer que de telles anomalies thermiques ont pu être générées par une circulation de fluides concentrée le long des zones de cisaillement verticales, pendant une durée inférieure à 1 Ma. Ces fluides, à l'origine des minéralisations aurifères, proviendraient de la base de la croûte supérieure, voire de la croûte moyenne. La détection et la quantification de telles anomalies thermiques générées par d'anciennes circulations de fluides hydrothermaux au sein de la croûte est l'un des premiers cas du genre et pourrait s'avérer être une nouvelle méthode de prospection des gîtes métallifères. Les minéralisations aurifères filoniennes s'avèrent être les témoins d'une phase de circulation de fluides très rapide, probablement catalysée par des événements sismiques. Cette phase pourrait être le marqueur d'un changement de dynamique au sein des ceintures orogéniques, lorsque la croûte commence à se refroidir et que la déformation passe d'une dynamique de moins en moins pervasive et de plus en plus localisée